电化学基础(电化学基础知识)

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高中化学选修4 的电化学基础难吗

电化学基础(电化学基础知识)

不是很难。电化学主要涉及的是氧化还原反应,只要能准确分辨装置为原电池还是电解池装置,能正确判断两电极哪个是为正极(或阳极)哪个是负极(或阴极),溶液中阴阳离子的移动方向,基本上电化学就没问题了。等你学完电化学后,你可以试着总结这一章的重点,这样会对解题有很大帮助。

电化学基础知识

一、铜、银、锌电极的制备

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(1)银电极的制备

将欲镀之银电极两只用细砂纸轻轻打磨至露出新鲜的金属光泽,再用蒸馏水洗净。将欲用

的两只Pt电极浸入稀硝酸溶液片刻,取出用蒸馏水洗净。将洗净的电极分别插入盛有镀银

液(镀液组成为100mL水中加1.5g硝酸银和1.5g氰化钠)的小瓶中,按图Ⅲ151接好

线路,并将两个小瓶串联,控制电流为0.3mA,镀1h,得白色紧密的镀银电极两只。

(2)铜电极的制备

将铜电极在1∶3的稀硝酸中浸泡片刻,取出洗净,作为负极,以另一铜板作正极在镀铜液

中电镀(镀铜液组成为:每升中含125gCuSO4�6�15H2O,25gH2SO4,50mL乙醇)。控制电流为

20mA,电镀20min得表面呈红色的Cu电极,洗净后放入0.1000mol�6�1kg-1CuSO4中备用。

(3)锌电极的制备

将锌电极在稀硫酸溶液中浸泡片刻,取出洗净,浸入汞或饱和硝酸亚汞溶液中约10s,表面

上即生成一层光亮的汞齐,用水冲洗晾干后,插入0.1000mol�6�1kg-1ZnSO4中待用。

二、盐桥的制备

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1、琼酯-饱和KCl盐桥:烧杯中加入琼酯3克和97ml蒸馏水,在水浴上加热至完全溶解。

然后加入30克KCl充分搅拌,KCl完全溶解后趁热用滴管或虹吸将此溶液加入已事先弯好

的玻璃管中,静置待琼酯凝结后便可使用。琼酯-饱和KCl盐桥不能用于含Ag+、Hg2

2+等

与Cl-作用的例子或含有ClO4-等与K+作用的物质的溶液。

2、3%琼酯-1mol�6�1dm-3K2SO4盐桥:适用于与作用的溶液,在该溶液中可使用Hg―Hg2SO4―

饱和K2SO4电极。

3、3%琼酯-1mol�6�1dm-3NaCl或LiCl盐桥:适用于含高浓度的ClO4-的溶液,在该溶液

中可使用汞-甘汞-饱和NaCl或LiCl电极。

4、NH4NO3盐桥和KNO3盐桥在许多溶液中都能使用,但它与通常的各种电极无共同离子,

因而在共同使用时会改变参考电极的浓度和引入外来离子,从而可能改变参考电极的电势。

另外在含有高浓度的酸、氨的溶液中不能使用琼酯盐桥。

5、(1)简易法

用滴管将饱和KNO3(或NH4NO3)溶液注入U型管中,加满后用捻紧的滤纸塞紧U型管两端

即可,管中不能存有气泡。

(2)凝胶法

称取琼脂1g放入50mL饱和KNO3溶液中,浸泡片刻,再缓慢加热至沸腾,待琼脂全部溶

解后稍冷,将洗净之盐桥管插入琼脂溶液中,从管的上口将溶液吸满(管中不能有气泡),

保持此充满状态冷却到室温,即凝固成冻胶固定在管内。取出擦净备用。

三、电镀常识

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电镀常识

表面处理的基本过程大致分为三个阶段:前处理,中间处理和后处理。

1前处理

零件在处理之前,程度不同地存在着毛刺和油污,有的严重腐蚀,给中间处理带来很大困

难,给化学或电化学过程增加额外阻力,有时甚至使零件局部或整个表面不能获得镀层或

膜层,还会污染电解液,影响表面处理层的质量。包括除油、浸蚀,磨光、抛光、滚光、

吹砂、局部保护、装挂、加辅助电极等。

2中间处理

是赋予零件各种预期性能的主要阶段,是表面处理的核心,表面处理质量的好坏主要取决

于这一阶段的处理。

3后处理

是对膜层和镀层的辅助处理。

电镀过程中的基本术语

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1分散能力

在特定条件下,一定溶液使电极(通常是阴极)镀层分布比初次电流分布所获得的结果更

为均匀的能力。亦称均镀能力。

2覆盖能力

镀液在特定条件下凹槽或深孔处沉积金属的能力。亦称深镀能力。

3阳极

能够接受反应物所给出电子的电极,即发生氧化反应的电极。

4不溶性阳极

在电流通过时,不发生阳极溶解反应的电极。

5阴极

反应于其上获得电子的电极,即发生还原反应的电极。

6电流密度

单位面积电极上通过的电流强度,通常以A/dm2表示。

7电流密度范围

能获得合格镀层的电流密度区间。

8电流效率

电极上通过单位电量时,其一反应形成之产物的实际重量与其电化当量之比,通常以百分

数表示。

9阴极性镀层

电极电位的代数值比基体金属大的金属镀层。

10阳极性镀层

电极电位的代数值比基体金属小的金属镀层。

11阳极泥

在电流作用下阳极溶解后的残留物。

12沉积速度

单位时间内零件表面沉积出金属的厚度。

13初次电流分布

在电极极化不存在时,电流在电极表面上的分布。

14活化

使金属表面钝化状态消失的作用。

15钝化

在一定环境下使金属表面正常溶解反应受到严重阻碍,并在比较宽的电极电位范围内使金

属溶解反应速度降到很低的作用。

16氢脆

由于浸蚀,除油或电镀等过程中金属或合金吸收氢原子而引起的脆性。

17PH值

氢离子活度aH+的常用对数的负值。

18基体材料

能在其上沉积金属或形成膜层的材料。

19辅助阴极

为了消除被镀制件上某些部位由于电力线过于集中而出现的毛刺和烧焦等毛病,在该部位

附近另加某种形状的阴极,用以消耗部分电流,这种附加的阴极就是辅助阴极。

20辅助阳极

除了在电镀中正常需用的阳极以外,为了改善被镀制件表面上的电流分布而使用的辅加阳

极。

21电解

使电流通过电解质溶液而在阳极,阴极引起氧化还原反应的过程。

22极化

当电流通过电极时,电极电位发生偏离平衡电位的现象。

23皂化反应

油脂在碱性条件下的水解反应。

24阴极极化

直流电通过电极时,阴极电位偏离平衡电位向负的方向移动的现象。

25槽电压

电解时,电解槽两极之间的总电位差。

镀覆方法术语

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1化学钝化

将制件放在含有氧化剂的溶液中处理,使表面形成一层很薄的钝态保护膜的过程。

2化学氧化

通过化学处理使金属表面形成氧化膜的过程。

3电化学氧化

在一定电解液中以金属制件为阳极,经电解,于制件表面形成一层具有防护性,装饰性或

其它功能氧化膜的过程。

4电镀

利用电解原理,使金属或合金沉积在制件表面,形成均匀、致密、结合力良好的金属层的

过程。

5转化膜

对金属进行化学或电化学处理所形成的含有该金属之化合物的表面膜层。

6钢铁发蓝(钢铁化学氧化)

将钢铁制件在空气中加热或浸入氧化性的溶液中,使之于表面形成通常为蓝(黑)色的薄氧

化膜的过程。

7冲击电流

电流过程中通过的瞬时大电流。

8光亮电镀

在适当条件下,从镀槽中直接得到具有光泽镀层的电镀。

9合金电镀

在电流作用下,使两种或两种以上金属(也包括非金属元素)共沉积的过程。

10多层电镀

在同一基体上先后沉积上几层性质或材料不同的金属层的电镀。

11冲击镀

在特定的溶液中以高的电流密度,短时间电沉积出金属薄层,以改善随后沉积镀层与基体

间结合力的方法。

12磷化

在钢铁制件表面上形成一层不溶解的磷酸盐保护膜的处理过程。

13热抗散

加热处理镀件,使基体金属和沉积金属(一种或多种)扩散形成合金的过程。

电池充电的名词解释

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充电率(C-rate)

C是Capacity的第一个字母,用来表示电池充放电时电流的大小数值。例如:充电电池的额

定容量为1100mAh时,即表示以1100mAh(1C)放电时间可持续1小时,如以200mA(0.2C)

放电时间可持续5小时,充电也可按此对照计算。

终止电压(Cut-offdischargevoltage)

指电池放电时,电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。根据不同的电池类型及

不同的放电条件,对电池的容量和寿命的要求也不同,因此规定的电池放电的终止电压也不

相同。

开路电压(OpencircuitvoltageOCV)

电池不放电时,电池两极之间的电位差被称为开路电压。电池的开路电压,会依电池正、负

极与电解液的材料而异,如果电池正、负极的材料完全一样,那么不管电池的体积有多大,

几何结构如何变化,起开路电压都一样的。

放电深度(DepthofdischargeDOD)

在电池使用过程中,电池放出的容量占其额定容量的百分比,称为放电深度。放电深度的高

低和二次电池的充电寿命有很深的关系,当二次电池的放电深度越深,其充电寿命就越短,

因此在使用时应尽量避免深度放电。

过放电(Overdischarge)

电池若是在放电过程中,超过电池放电的终止电压值,还继续放电时就可能会造成电池内压

升高,正、负极活性物质的可逆性遭到损坏,使电池的容量产生明显减少。

过充电(Overcharge)

电池在充电时,在达到充满状态后,若还继续充电,可能导致电池内压升高、电池变形、漏

夜等情况发生,电池的性能也会显著降低和损坏。

能量密度(Energydensity)

电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。一般在相同体积下,锂离子电池的能量密度是

镍镉电池的2.5倍,是镍氢电池的1.8倍,因此在电池容量相等的情况下,锂离子电池就会

比镍镉、镍氢电池的体积更小,重量更轻。

自放电(Selfdischarge)

电池不管在有无被使用的状态下,由于各种原因,都会引起其电量损失的现象。若是以一个

月为单位来计算的话,锂离子电池自我放电约是1%-2%、镍氢电池自我放电约3%-5%。

充电循环寿命(Cyclelife)

充电电池在反复充放电使用下,电池容量回逐渐下降到初期容量的60%-80%。

记忆效应(Memoryeffect)

在电池充放电过程中,会在电池极板上产生许多小气泡,时间一久,这些气泡会减少电池极

板的面积,也间接影响电池的容量。

半导体纳米材料光电极的特性

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在纳米尺度范围内,半导体纳米材料显示出与块体不同的光学和电学性质:

1)表面效应

纳米粒子表面原子数随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度增加,无序度增加,键态严重失配,

出现许多活性中心,表面台阶和粗糙度增加,表现出非化学平衡和非整数配位的化合价。这

就是导致纳米体系的化学性质和化学平衡体系出现很多差别的原因。其次表面积要比几何面

积大许多倍,光吸收系数大,可捕获较多的太阳光能,从而提高光的利用效率。

2)量子尺寸效应

随着粒径减小到纳米级时,单个纳米粒子所拥有的原子数目就较少,因而这些原子所形成的

固体导带或价带能带不再是连续的,具有高壁的势井,成为分立的能级,便产生量子尺寸效

应,因而有效带隙Eg增大吸收光谱域值向短波方向移动,从而造成吸收蓝移;在这种效应

的作用下,纳米粒子的光生电子与块体相比则具有更负的电位,相应的具有更强的还原性,

而光生空穴因具有更正的电位而具有更强的氧化性。

3)介电限域效应

由于纳米粒子的尺寸小于载流子的自由程,因此可以降低光生载流子的复合。随着粒径的不

断减小,微粒的性质将受到表面状态的强烈影响。当在半导体超微粒表面上修饰某种介电常

数较小的材料时,他们的光学性质与裸露的超微粒相比发生了较大的变化。这是由于相对于

裸露粒子周围的介质而言,被包围的超微粒中电荷载体的电力线更易穿过这层包覆膜,因此

屏蔽效应减弱,带电粒子间的库仑力增强,结果增强了激子的结合能和振子强度。这就是介

电限域效应,反映到吸收光谱上就表现出明显的红移现象。

4)小尺寸效应

纳米颗粒的尺寸与光波波长、传导电子的德布罗意波长及超导态的相干波长或透射深度等物

理特征尺寸相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,非晶态纳米微粒表面层附近原

子密度减小,纳米颗粒表现出新的光、电、声、磁等体积效应。

镀前处理和镀后处理术语

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4.1化学除油

在碱性溶液中借助皂化作用和乳化作用清除制件表面油污的过程。

4.2电解除油

在含碱溶液中,以制件作为阳极或阴极,在电流作用下,清除制件表面油污的过程。

4.3出光

在溶液中短时间浸泡,使金属形成光亮表面的过程。

4.4机械抛光

借助于高速旋转的抹有抛光膏的抛光轮,以提高金属制件表面光亮度的机械加工过程。

4.5有机溶剂除油

利用有机溶剂清除制件表面油污的过程。

4.6除氢

将金属制件在一定温度下加热处理或采用其它方法,以驱除在电镀生产过程中金属内部吸

收氢的过程。

4.7退镀

将制件表面镀层退除的过程。

4.8弱浸蚀

电镀前,在一定组成溶液中除去金属制件表面极薄的氧化膜,并使表面活化的过程。

4.9强浸蚀

将金属制件浸在较高浓度和一定温度的浸蚀溶液中,以除去金属制件表面上氧化物和锈蚀

物的过程。

4.10镀前处理

为使制件材质暴露出真实表面,消除内应力及其它特殊目的所需,除去油污、氧化物及内

应力等种种前置技术处理。

4.11镀后处理

为使镀件增强防护性能,提高装饰性能及其它特殊目的而进行的(诸如钝化、热熔、封闭

和除氢等)处理。

电镀材料和设备术语

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5.1阳极袋

用棉布或化纤织物制成的套在阳极上,以防止阳极泥渣进入溶液用的袋子。

5.2光亮剂

为获得光亮镀层在电解液中所使用的添加剂。

5.3阻化剂

能够减缓化学反应或电化学反应速度的物质。

5.4表面活性剂

在添加量很低的情况下也能显著降低界面张力的物质。

5.5乳化剂

能降低互不相溶的液体间的界面张力,使之形成乳浊液的物质。

5.6络合剂

能与金属离子或含有金属离子的化合物结合而形成络合物的物质。

5.7绝缘层

涂于电极或挂具的某一部分,使该部位表面不导电的材料层。

5.8挂具(夹具)

用来悬挂零件,以便于将零件放于槽中进行电镀或其他处理的工具。

5.9润湿剂

能降低制件与溶液间的界面张力,使制件表面容易被润湿的物质。

5.10添加剂

在溶液中含有的能改进溶液电化学性能或改善镀层质量的少量添加物。

5.11缓冲剂

能够使溶液PH值在一定范围内维持基本恒定的物质。

5.12移动阴极

采用机械装置使被镀制件与极杠一起作周期性往复运动的阴极。

电镀测试和检验相关术语

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6.1不连续水膜

通常用于表面被污染所引起的不均匀润湿性,使表面上的水膜变的不连续。

6.2孔隙率

单位面积上针孔的个数。

6.3针孔

从镀层表面直至底层覆盖层或基体金属的微小孔道,它是由于阴极表面上的某些点的电

沉积过程受到障碍,使该处不能沉积镀层,而周围的镀层却不断加厚所造成。

6.4变色

由于腐蚀而引起的金属或镀层表面色泽的变化(如发暗、失色等)。

6.5结合力

镀层与基体材料结合的强度。

6.6起皮

镀层成片状脱离基体材料的现象。

6.7剥离

某些原因(例如不均匀的热膨胀或收缩)引起的表面镀层的破碎或脱落。

6.8桔皮

类似于桔皮波纹状的表面处理层。

6.9海绵状镀层

在电镀过程中形成的与基体材料结合不牢固的疏松多孔的沉积物。

6.10烧焦镀层

在过高电流下形成的颜色黑暗、粗糙、松散等质量不佳的沉积物,其中常含有氧化物或其

他杂质。

6.11麻点

在电镀或腐蚀中,与金属表面上形成的小坑或小孔。

6.12粗糙

在电镀过程中,由于种种原因造成的镀层粗糙不光滑的现象。

6.13镀层钎焊性

镀层表面被熔融焊料润湿的能力。

电化学基础知识点总结归纳

电化学的知识点很多,学生们需要扎实掌握,我整理了一些重要电化学知识点。

原电池

1、概念:化学能转化为电能的装置叫做原电池。

2、组成条件:

(1)两个活泼性不同的电极

(2)电解质溶液

(3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路

3、电子流向:

外电路:负极——导线——正极

内电路:盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液,盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。

4、电极反应:

以锌铜原电池为例:

负极:氧化反应:Zn-2e=Zn2+(较活泼金属)

正极:还原反应:2H++2e=H2↑(较不活泼金属)

总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑

5、正、负极的判断:

(1)从电极材料:一般较活泼金属为负极;或金属为负极,非金属为正极。

(2)从电子的流动方向:负极流入正极

(3)从电流方向:正极流入负极

(4)根据电解质溶液内离子的移动方向:阳离子流向正极,阴离子流向负极

电化学分析方法

1、电化学分析法也称电分析化学法,是基于物质在溶液中的电化学性质基础上的一类仪器分析方法,由德国化学家C.温克勒尔在19世纪首先引入分析领域,仪器分析法始于1922年捷克化学家J.海洛夫斯基建立极谱法。通常将试液作为化学电池的一个组成部分,根据该电池的某种电参数(如电阻、电导、电位、电流、电量或电流-电压曲线等)与被测物质的浓度之间存在一定的关系而进行测定的方法。

2、电分析化学是利用物质的电学和电化学性质进行表征和测量的科学,它是电化学和分析化学学科的重要组成部分,与其它学科,如物理学、电子学、计算机科学、材料科学以及生物学等有着密切的关系。电分析化学已经建立了比较完整的理论体系。电分析化学既是现代分析化学的一个重要分支,又是一门表面科学,在研究表面现象和相界面过程中发挥着越来越重要的作用。

3、电化学分析法是应用电化学原理和技术,利用化学电池内被分析溶液的组成及含量与其电化学性质的关系而建立起来的一类分析方法,其操作方便。许多电化学分析法既可定性,又可定量;既能分析有机物,又能分析无机物,并且许多方法便于自动化,在生产等各个领域有着广泛的应用。

以上是我整理的电化学的知识点,希望能帮到你。

OK,本文到此结束,希望对大家有所帮助。